авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 ||

Комбинированная технология гидрирования и изомеризации легких бензиновых фракций

-- [ Страница 2 ] --

Исследование качества сырья и продуктов экспериментов проводилось с использованием стандартных аналитических методов. Углеводородный состав сырья и продуктов определялся хроматографически с использованием системы «Хроматэк-Аналитик».

В третьей главе приведены результаты термодинамического расчета процесса гидрирования бензола в циклогексан с последующей изомеризацией в метилциклопентан в интервале температур 220 – 360 °С. Показано, что степень гидрирования бензола составляет 100 % независимо от состава сырья процесса, а доля метилциклопентана в его смеси с циклогексаном в продуктах процесса составляет 73,96 – 88,11 % в зависимости от температуры при гидроизомеризации бензолсодержащей фракции н.к – 90 °С и 74,12 – 88,20 % при гидроизомеризации смеси бензолсодержащей фракции н.к – 90 °С с прямогонной фракцией 70 – 85 °С.

Далее была исследована возможность гидроизомеризации бензиновых бензолсодержащих фракций на цеолитных никельсодержащих катализаторах. Были приготовлены три вида катализатора, отличающихся содержанием в них никеля: 0,9HY+4% NiO, 0,9HY+8% NiO, 0,9HY+12% NiO. Носителем на данных катализаторах является цеолит, полученный по методу, разработанному в НИИ «Нефтехимии и катализа» АН РФ.

Указанные катализаторы не проявили большой активности в области температур 220 – 300 °С, представляющих интерес для промышленной реализации процесса, поэтому дополнительно были проведены опыты при температурах 340 – 420 °С. Степень гидрирования бензола в зависимости от температуры для различных видов катализаторов представлена на рисунке 1.

 Рисунок 1– Зависимость степени-0

Рисунок 1– Зависимость степени гидрирования бензола от температуры для различных цеолитных никельсодержащих катализаторов

Из рисунка 1 видно, что максимальная степень гидрирования бензола – 33 % – достигается на катализаторе 0,9HY+12%NiO при температуре 420 °С. Однако, указанная степень гидрирования не является удовлетворительной при производстве экологически чистого компонента автомобильных бензинов.

Как показали исследования, данные катализаторы не обладают высокой кислотной функцией, так как реакции изомеризации линейных алканов С5 и С6 практически не протекают. Тем не менее, с ростом температуры наблюдается незначительный прирост октанового числа (до 1,2 пункта), это можно объяснить протеканием реакций гидрокрекинга углеводородов С7+ и ростом содержания углеводородов С4.

Таким образом, исследованные цеолитные никельсодержащие катализаторы не представляют интерес для использования на промышленных установках из-за высокой области рабочих температур и низких кислотных свойств.

Далее была проведена гидроизомеризация бензолсодержащей фракции риформата на катализаторах СГ-3П-М, ИПМ-02 и К-150 Б. Данные катализаторы разработаны для внедрения в промышленности и поэтому обладают высокой стабильностью и механической прочностью.

Катализатор СГ-3П-М является катализатором риформинга и представляет собой платину, нанесенную на носитель, состоящий из смеси активного оксида алюминия и цеолита. Катализатор ИПМ-02 является катализатором среднетемпературной изомеризации и представляет собой морденит с нанесенной на него платиной. Катализатор К-150 Б был разработан компанией ООО «НПФ «Олкат» специально для процесса гидроизомеризации бензола и представляет собой металл платиновой группы, нанесенный на цеолит.

Степень гидрирования бензола на всех катализаторах близка к теоретической и составляет 97 – 99 %.

На рисунках 2 и 3 представлены рассчитанная теоретически и полученная экспериментально на различных катализаторах зависимость доли метилциклопентана в его суммарном с циклогексаном содержании и 2,2-ДМБ в его смеси с алканами С6 в продуктах гидроизомеризации от температуры процесса.

 Теоретическая и-1

Рисунок 2 - Теоретическая и экспериментальная зависимость доли метилциклопентана в его суммарном с циклогексаном содержании в продуктах гидроизомеризации бензолсодержащей фракции на различных катализаторах от температуры процесса

 Зависимость содержания 2,2-ДМБ-2

Рисунок 3 - Зависимость содержания 2,2-ДМБ в его смеси с алканами С6 в продуктах гидроизомеризации бензолсодержащей фракции на различных катализаторах от температуры процесса

Как видно из рисунка 2, с ростом температуры процесса доля метилциклопентана в смеси увеличивается, однако, для катализатора СГ-3П-М его содержание значительно ниже равновесного, что говорит о недостаточной активности катализатора в реакции изомеризации циклогексана.

Реакции изомеризации линейных алканов С5 – С6 на катализаторе СГ-3П-М, протекают недостаточно активно (рисунок 3). Это объясняется относительно невысокой кислотностью испытуемого катализатора, а также высоким содержанием в сырье нафтеновых углеводородов, являющихся естественными ингибиторами изомеризации.

Несмотря на незначительность доли реакций изомеризации, с ростом температуры процесса наблюдается увеличение октанового числа продукта на 0,3- 2,8 пункта.

Как видно из рисунка 2, катализатор ИПМ-02 значительно активнее, чем СГ-3П-М, в реакции изомеризации циклогексана, однако, содержание метилциклопентана в смеси все же остается далеким от равновесного.

Так как целевым назначением катализатора ИПМ-02 является превращение линейных алканов С5- С6 в разветвленные изомеры, то реакции изомеризации на данном катализаторе протекают активнее всего. Прирост октанового числа в процессе составил 0,6 – 3,5 пункта.

Как показали исследования, изомеризация циклогексана в метилциклопентан на катализаторе К – 150 Б протекает активнее, чем на ранее исследованных катализаторах. Доля метилциклопентана в смеси с циклогексаном достигает 74,6 %. Однако, изомеризация линейных алканов С5 и С6 на данном катализаторе протекает несколько хуже, чем на катализаторе ИПМ-02 (рисунок 3). Тем не менее, прирост октанового числа на катализаторе К-150 Б составил 0,7 – 4,0 пункта, что несколько выше, чем на катализаторе ИПМ-02.

На следующем этапе исследований была проведена гидроизомеризация смесевого сырья на рассмотренных выше катализаторах.

На рисунках 4 и 5 представлены рассчитанная теоретически и полученная экспериментально на различных катализаторах зависимость доли метилциклопентана в его суммарном с циклогексаном содержании в продуктах гидроизомеризации смесевого сырья и зависимость содержания 2,2-ДМБ в его смеси с алканами С6 в продуктах гидроизомеризации смесевого сырья от температуры процесса.

Как видно из рисунков 4 и 5 общие закономерности, выявленные при гидроизомеризации бензолсодержащей фракции риформата справедливы и при гидроизомеризации смесевого сырья. Однако, изомеризация линейных алканов С5 и С6 смесевого сырья протекает несколько хуже, это объясняется высоким содержанием в сырье нафтеновых углеводородов, являющихся естественными ингибиторами изомеризации. Следует отметить, что изомеризации подвергаются как алканы С5 и С6, содержащиеся как в прямогонной фракции 70 – 85 °С, так и во фракции н.к. – 90 °С риформата, то есть улучшается углеводородный состав последней.

 Теоретическая и-3

Рисунок 4 - Теоретическая и экспериментальная зависимость доли метилциклопентана в его суммарном с циклогексаном содержании в продуктах гидроизомеризации смесевого сырья на различных катализаторах от температуры процесса

 Зависимость содержания 2,2-ДМБ-4

Рисунок 5 - Зависимость содержания 2,2-ДМБ в его смеси с алканами С6 в продуктах процесса гидроизомеризации смесевого сырья на различных катализаторах от температуры процесса

Прирост октанового числа при гидроизомеризации смесевого сырья составил: на катализаторе СГ-3П-М - 0,1 – 1,8 пунктов, на катализаторе ИПМ-02 - 0,5 – 5,0 пункта, на катализаторе К-150 Б - 0,1 – 5,9 пункта.

Максимальный прирост октанового числа наблюдался при использовании катализатора К-150 Б, поэтому данный катализатор был рекомендован в качестве наиболее эффективного при разработке технологического оформления процесса. Оптимальной температурой процесса была выбрана температура 240 °С, как минимальная температура, при которой наблюдается прирост октанового числа.

В четвертой главе разработана комбинированная технология гидроизомеризации смесевого сырья. Особенностью такой схемы является то, что блок гидроизомеризации предлагается смонтировать на действующей установке низкотемпературной изомеризации легкой нафты ОАО «УНПЗ». При этом горячий газо-продуктовый поток процесса гидроизомеризации нагревает в теплообменниках сырье изомеризации.

Расчет необходимой поверхности теплообмена показал возможность использования существующих теплообменников.

В работе рассмотрена комбинированная схема гидроизомеризации смесевого сырья, дополненная колонной деизогексанизации. Колонна деизогексанизации позволяет повысить октановое число продукта на 8 пунктов, при этом требуется монтаж дополнительного подогревателя сырья изомеризации.

Технико-экономические показатели предлагаемой комбинированной установки гидроизомеризации с блоком деизогексанизации в сравнении с показателями действующей промышленной установки низкотемпературной изомеризации ОАО «УНПЗ» представлены в таблице 3.

Таблица 3 – Сравнение технико-экономических показателей предлагаемой кобминированной установки гидроизомеризации с существующей установкой изомеризации

Показатель Предлагаемый вариант Существующий вариант
Объем выпускаемого целевого продукта, т/год 361820 181500
Себестоимость целевого продукта, руб/т 7854,18 8326,63
О.Ч.И.М. целевого продукта 84,1 84,4

Как видно из таблицы 3, себестоимость целевого продукта в предлагаемом варианте на 6 % ниже, чем в существующем, но при этом объем выпускаемой продукции увеличился более, чем в 2 раза. Октановые числа продуктов в обоих вариантах практически равны, в тоже время в предлагаемом варианте показатель октанотонны в единицу времени превышает аналогичный показатель существующего варианта более, чем в 2 раза. Принципиальная схема предлагаемой установки представлена на рисунке 6.

В работе представлена поточная схема производства автомобильных бензинов при реализации комбинированной установки гидроизомеризации бензиновых бензолсодержащих фракций (рисунок 7).

Рисунок 6 – Принципиальная технологическая схема комбинированной установка гидроизомеризации с блоком деизогексанизации

Рисунок 7 – Поточная схема производства автомобильных бензинов

при реализации комбинированной установки гидроизомеризации

В таблице 4 представлены рецептуры приготовления бензинов «Премиум Евро-95» и «Регуляр Евро-92» с использованием бензина установки гидроизомеризации.

Таблица 4 – Характеристика бензинов, приготовленных по разработанной технологии

Показатель Премиум Евро-95 вид II Регуляр Евро-92 вид II
1 2 3
Температура гидроизомеризации 240°С
Объем производства, т/год 702530 885240
Вовлекаемые компоненты, т/год:
бензин каталитического крекинга 359370 346500
бензин риформинга 280500 209550
бензин гидроизомеризации 59400 302420
МТБЭ 23760 6270
Октановое число:
И.М. 95,2 93,2
М.М. 85,2 84,2
Плотность при 20 °С, г/мл 0,736 0,726
Содержание бензола, % масс. 0,6 0,55
Содержание ароматических углеводородов, % масс. 33 31
Содержание серы, % масс. 50 ppm 49 ppm
Продолжение таблицы 4
1 2 3
Температура гидроизомеризации 360°С
Объем производства, т/год 702530 863160
Вовлекаемые компоненты, т/год:
бензин каталитического крекинга 359370 346500
бензин риформинга 260000 230050
бензин гидроизомеризации 59400 280340
МТБЭ 23760 6270
Октановое число:
И.М. 95 92
М.М. 85 83,2
Плотность при 20 °С, г/мл 0,736 0,726
Содержание бензола, % масс. 0,6 0,55
Содержание ароматических углеводородов, % масс. 32 31
Содержание серы, % масс. 50 ppm 50 ppm

Из таблицы 4 видно, что реализация на НПЗ комбинированной установки гидроизомеризации позволит не только увеличить объем выпуска товарных бензинов от 370100 до 392180 т/год в зависимости от температуры, но и организовать производство бензина «Премиум Евро - 95» в объеме 702530 т/год.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Показана возможность гидроизомеризации бензолсодержащей фракции рифомата и смеси бензолсодержащей фракции риформата с прямогонной фракцией 70 – 85 °С на катализаторах СГ-3П-М, ИПМ-02 и К-150 Б в области температур 220 – 360 °С.

2. Установлено, что на всех катализаторах бензол практически полностью гидрируется. Степень гидрирования бензола составляет 97 – 99 %.

3. Установлено, что реакция изомеризации циклогексана в метилциклопентан наиболее активно протекает на катализаторе К-150 Б. Содержание метилциклопентана в его смеси с циклогексаном в продуктах составляет 49 – 81 % в зависимости от исследованного интервала температуры.

4. Выявлено, что в процессе гидроизомеризации одновременно протекают реакции изомеризации как линейных алканов С5 и С6, содержащихся в прямогонной фракции 70 – 85 °С, так и остаточных линейных алканов С5 и С6 бензолсодержащей фракции риформата. Максимальную активность в указанных реакциях проявляет катализатор ИПМ-02. Содержание 2,2-ДМБ в его смеси с изомерами С6 в продуктах, полученных с использованием этого катализатора, составляет 6 – 11 %.

5. Установлено, что в процессе гидроизомеризации происходит повышение октанового числа продукта на 0,3-5,9 пункта, причем по гидрирующим и изомеризующим свойствам наиболее предпочтителен катализатор К-150 Б.

6. Показано, что наиболее эффективным катализатором для процесса гидроизомеризации смеси бензолсодержащей фракции риформата и прямогонной бензиновой фракции 70 – 85 °С при температуре 240 °С, давлении 2,6 МПа, кратности циркуляции ВСГ 250 нм3/м3 и объемной скорости подачи сырья 2 ч-1 является катализатор К-150 Б.

7. Разработана принципиальная схема комбинированной установки гидроизомеризации бензиновых фракций. Расчетом материального и теплового балансов реактора гидроизомеризации смесевого сырья показано, что температурный перепад в реакторе составляет 63 °С.

8. Реализация предложенной схемы производства автомобильных бензинов на ОАО «УНПЗ» позволит увеличить объем выпуска товарных бензинов от 370100 до 392180 т/год в зависимости от температуры процесса, а также организовать производство бензина «Премиум Евро - 95» в объеме 702530 т/год.

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

1. Ахметов Т. В. Пути снижения содержания ароматических углеводородов в автомобильных бензинах / Т. В. Ахметов, К. Г. Абдульминев // Научное и экологическое обеспечение современных технологий: Матер. III респ. студ. науч.-практ. конф. / Уфим. гос. акад. экономики и сервиса. - Уфа, 2006. - С. 125-126.

2. Ахметов Т. В. Технология производства автомобильных бензинов с улучшенными экологическими свойствами / Т. В. Ахметов, К. Г. Абдульминев // Конкурс научных работ студентов вузов Республики Башкортостан 2007 г.: Сборник материалов. - Уфа, 2007. - С. 14-15.

3.Ахметов Т. В. Технология производства автомобильных бензинов с улучшенными экологическими свойствами [Текст] / Т. В. Ахметов, К. Г. Абдульминев // 58-я научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых: Материалы конф. / УГНТУ. - Уфа, 2007. - Кн.2. - С. 37.

4. Ахметов Т. В. Исследование технологии раздельной и совместной гидроизомеризации бензолсодержащей фракции риформата [Текст] / Т. В. Ахметов, К. Г. Абдульминев // Нефтепереработка и нефтехимия. - 2009. - №1. - С. 12-15.

5.Зарифуллин И. Р. Исследование процесса совместной гидроизомеризации головных фракций риформата и легкой прямогонной бензиновой фракции [Текст] / И. Р. Зарифуллин, Т. В. Ахметов, К. Г. Абдульминев // 60-я научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых учены

Pages:     | 1 ||
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.